JP6314749B2 - Ｅｇｒ装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関からの排気ガスを吸気ラインに還流するＥＧＲ装置に関する。

従来から、ＥＧＲ装置では、排気ガスの還流路（以下、ＥＧＲ流路と呼ぶ。）をバタフライ式かつ円板状の弁体により開度調節する構造が周知であり、以下のノズルおよびシールリングが備わっている。すなわち、ノズルは、円筒状に設けられ、ＥＧＲ流路の一部を形成する金属製のボディの円筒に圧入固定されて弁体を回転自在に収容する。また、シールリングは、合口を形成する円環状に設けられて弁体の周縁に装着され、弁体の回転に伴い、ノズルの内周面に回転摺接する。そして、全閉時には、シールリングにより、弁体の周縁とノズルの内周面との隙間が封止され、排気ガスの漏れが抑制されている（例えば、特許文献１参照。）。

ところで、ＥＧＲ装置では、冬季や寒冷地等の低温条件下、内燃機関の始動時や始動後の暖機時に弁体下流側のＥＧＲ流路において発生する凝縮水や氷が問題視されるようになっている。すなわち、内燃機関の始動時や始動後の暖機時には、ＥＧＲ装置は全閉となっており、弁体下流側のＥＧＲ流路は排気ガスが流れず、低温を維持する。このため、全閉時の僅かな排気ガスの漏れにより、弁体下流側のＥＧＲ流路において水分が凝縮し、更に氷結する場合もある。

そして、ＥＧＲ流路において発生した凝縮水や氷は、吸入空気とともに内燃機関の気筒内に吸引されるので、排気ガスに対する規制強化が進む近年の状況下、このような凝縮水や氷の吸引は好ましくないものと考えられ、問題視されるようになっている。
そこで、低温条件下、全閉時の漏れを更に抑制する方法として、合口隙間の縮小が考えられている。しかし、合口隙間を小さくするほど、高温条件下のシールリングの熱膨張に伴い合口隙間が詰まり、弁体の回転が妨げられる可能性が高くなる。このため、合口隙間を縮小するには、高温条件下の弁体の回転が妨げられないように、別途、何らかの対策を採る必要がある。

特開２０１２−２０７５６２号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、ＥＧＲ装置において、シールリングの合口隙間を縮小しても高温条件下の弁体の回転が妨げられない構造を提供することにある。

本願の第１発明によれば、ＥＧＲ装置は、内燃機関からの排気ガスを吸気ラインに還流するＥＧＲ流路に設けられ、ＥＧＲ流路を流れる排気ガスの流量をバタフライ式かつ円板状の弁体の回転により増減する。
また、ＥＧＲ装置は、以下のノズルおよびシールリングを備える。まず、ノズルは、円筒状に設けられており、ＥＧＲ流路の一部を形成する金属製のボディの円筒に圧入固定され、弁体を回転自在に収容する。また、シールリングは、合口を形成する円環状に設けられて弁体の周縁に装着され、弁体の回転に伴い、ノズルの内周面に回転摺接する。

また、ノズルは、次の圧接部および非圧接部を有する。まず、圧接部は、ボディへの圧入固定により円筒の内周面に圧接する。また、非圧接部は、圧接部よりも排気ガスの流れる方向に関して下流側または上流側に配置される部分であって円筒の内周面に圧接しない。さらに、非圧接部は樹脂製であり、シールリングは、非圧接部の内周面に回転摺接する。そして、圧接部と非圧接部とは別体として設けられている。

これにより、非圧接部は、高温条件下で熱膨張するときに外周側を規制されず、内外周ともに拡径することができるので、シールリングは、熱膨張により拡径することができ、合口隙間は、シールリングが熱膨張しても低減しなくなる。このため、ＥＧＲ装置において、シールリングの合口隙間を縮小しても高温条件下の弁体の回転が妨げられなくなる。

さらに、圧接部と非圧接部とを別体として設けることにより、シールリングの回転摺接部分に対して真円度を確保するための切削研磨を、ボディへの組み付け前に行うことができるので、回転摺接部分の真円度を確保する加工を容易化することができる。

すなわち、シールリングの回転摺接部分は、全閉時の漏れを抑制するため、切削研磨により真円度を確保しておく必要がある。そこで、非圧接部を圧接部と別体にすることで、回転摺接部分である非圧接部を圧入によらずにボディに組み付けるようにする。これにより、非圧接部は、ボディへの組み付けにより真円度が低下しないので、組み付け前に非圧接部を切削研磨して真円度を確保しておくことで、非圧接部に対し、ボディへの圧入固定後に切削研磨を行う必要がなくなる。
以上により、シールリングの回転摺接部分に対して真円度を確保するための切削研磨を、ボディへの組み付け前に行うことができるので、回転摺接部分の真円度を確保する加工を容易化することができる。

本願の第２発明によれば、圧接部と非圧接部との間、および、非圧接部とボディとの間には、それぞれ、弾性体が装着されている
これにより、非圧接部は、シールリングの回転摺接を受けることで、円筒の径方向に自在に位置を変えることができるので、シールリングと非圧接部との配置が自己調整される。このため、より一層、シールリングによる全閉時の漏れ抑制の効果を高めることができる。

ＥＧＲ装置の全体構成図である（参考例）。 ＥＧＲ装置の要部構成図である（参考例）。 ＥＧＲ装置の要部構成図である（実施例１）。 （ａ）はＥＧＲ装置の要部構成図であり、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図である（実施例２）。

以下、発明を実施するための形態を、実施例を用いて説明する。なお、実施例は具体的な一例を開示するものであり、本願発明が実施例に限定されないことは言うまでもない。

〔参考例の構成〕
参考例のＥＧＲ装置１の構成を、図１および図２を用いて説明する。
ＥＧＲ装置１は、内燃機関からの排気ガスを吸気ラインに還流するＥＧＲ流路２に設けられ、ＥＧＲ流路２を流れる排気ガスの流量をバタフライ式かつ円板状の弁体３の回転により増減するものである。

また、ＥＧＲ装置１は、弁体３を収容してＥＧＲ流路２の一部を構成する流路構成部４と、弁体３を回転駆動する駆動部５と、弁体３の回転角を検出するセンサ部６と、弁体３の回転軸７を支持する軸受部８とを備える。なお、回転軸７は、弁体３に対し傾斜した状態で溶接されて一体化しており、弁体３と回転軸７とは一体となって回転駆動される。

ここで、駆動部５は、トルクを発生する電動モータ（図示せず。）、電動モータが発生するトルクを増幅する歯車減速機１０、電動モータが発生するトルクとは逆の方向に弁体３を回転付勢する捩りバネ１１等を有する周知の構成である。また、センサ部６は、歯車減速機１０とともに回転する磁石１２と、磁石１２が発生する磁束を検出するホールＩＣ１３とを有する周知の回転角センサである。さらに、軸受部８は、ボール軸受１４、メタル軸受１５およびオイルシール１６からなる周知の構成である。

次に、流路構成部４は、以下のノズル１８およびシールリング１９を備える。
まず、ノズル１８は、円筒状に設けられており、ＥＧＲ流路２の一部を形成する金属製のボディ２０に設けられた円筒２１に圧入固定され、弁体３を回転自在に収容する。
また、シールリング１９は、合口（図示せず。）を形成する円環状に設けられて弁体３の周縁に装着され、弁体３の回転に伴い、ノズル１８の内周面に回転摺接する。なお、弁体３の周縁には溝２２が設けられており、シールリング１９は溝２２に嵌まることで弁体３に装着されている。

また、ノズル１８は、樹脂製であり、例えば、ＰＩ（ポリイミド）やＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）のような、エンジニアリングプラスチックの中でも特に耐熱性に優れる「スーパーエンプラ」を素材としている。

そして、ノズル１８は、次の圧接部２４および非圧接部２５を有する。まず、圧接部２４は、ボディ２０への圧入固定により円筒２１の内周面に圧接する。また、非圧接部２５は、圧接部２４よりも排気ガスの流れる方向に関して下流側に配置される部分であって円筒２１の内周面に圧接しない。すなわち、ノズル１８は、軸方向の一方側が他方側よりも径が小さい段付き状に設けられており、径の大きい部分、小さい部分がそれぞれ圧接部２４、非圧接部２５をなす。

また、円筒２１の内周面と非圧接部２５の外周面との隙間は、非圧接部２５の熱膨張に伴う拡径が妨げられない程度の大きさであり、ＥＧＲ装置１の使用条件（特に、通過する排気ガスの温度）に応じて設定される。
そして、シールリング１９は、非圧接部２５の内周面に回転摺接する。
なお、円筒２１の内周にはノズル１８の非圧接部２５の側の端（一方側の端）が当接する隆起２６が設けられ、隆起２６は、円筒２１の軸方向に関してノズル１８を位置決めする。

〔参考例の効果〕
参考例のＥＧＲ装置１によれば、ノズル１８は、樹脂製であり、円筒２１の内周面に圧接しない非圧接部２５を有する。また、シールリング１９は非圧接部２５の内周面に回転摺接する。
これにより、非圧接部２５は、高温条件下で熱膨張するときに外周側を規制されず、内外周ともに拡径することができるので、シールリング１９は、熱膨張により拡径することができ、合口隙間は、シールリング１９が熱膨張しても低減しなくなる。このため、ＥＧＲ装置１において、シールリング１９の合口隙間を縮小しても高温条件下の弁体３の回転が妨げられなくなる。

〔実施例１〕
実施例１のＥＧＲ装置１によれば、図３に示すように、圧接部２４と非圧接部２５とは別体として設けられ、圧接部２４は金属製であり、非圧接部２５は樹脂製である。また、非圧接部２５は、圧接部２４と隆起２６とにより円筒２１の軸方向に挟まれ、圧接部２４と隆起２６との挟持により、円筒２１の軸方向および径方向に位置決めされている。また、圧接部２４の一方側の端における内周は、段付き状に設けられて拡径しており、拡径した領域２８に非圧接部２５の他方側の端部が嵌まっている。

これにより、シールリング１９の回転摺接部分に対して真円度を確保するための切削研磨を、ボディ２０への組み付け後に行う必要がなくなる。
すなわち、非圧接部２５は、圧接部２４と別体にすることで圧入によらずにボディ２０に組み付けることができるので、予め、組み付け前に切削研磨して真円度を確保しておいても、ボディ２０への組み付けにより真円度が低下しない。

このため、非圧接部２５に対し、ボディ２０に組み付ける前に切削研磨を施しておくことで、ボディ２０への圧入固定後に切削研磨を行う必要がなくなるので、シールリング１９の回転摺接部分の真円度を確保する加工を容易化することができる。

〔実施例２〕
実施例２のＥＧＲ装置１によれば、図４に示すように、圧接部２４と非圧接部２５との間、および、非圧接部２５と隆起２６との間には、それぞれ、円筒２１の軸方向に伸縮する弾性体３０が装着されている。そして、弾性体３０により、ノズル１８の内外間のガスの漏れが抑制されている。

より詳しく説明すると、弾性体３０は、例えば、ゴムを素材とするＯリングである（以下、弾性体３０をＯリング３０と呼ぶことがある。）。また、Ｏリング３０は、隆起２６に設けられた環状の溝３２、および、非圧接部２５の一方側の端に設けられた環状の溝３３の両方に嵌まって圧縮されている。また、溝３２、３３の径方向幅は、Ｏリング３０が径方向へ伸長しても、Ｏリング３０が溝３２、３３のそれぞれの内周壁３２ｉ、３３ｉ、および、溝３２、３３のそれぞれの外周壁溝３２ｊ、３３ｊに接触しないように設定されている。なお、圧接部２４と非圧接部２５との間にも、同様の構造により、Ｏリング３０が配置されている。

これにより、非圧接部２５は、シールリング１９の回転摺接を受けることで、円筒２１の径方向に自在に位置を変えることができるので、シールリング１９と非圧接部２５との配置が自己調整される。このため、より一層、シールリング１９による全閉時の漏れ抑制の効果を高めることができる。

〔変形例〕
ＥＧＲ装置１の態様は実施例に限定されず、種々の変形例を考えることができる。
例えば、実施例のＥＧＲ装置１によれば、非圧接部２５は、圧接部２４よりも排気ガスの流れる方向に関して下流側に配置されていたが、非圧接部２５を圧接部２４の上流側に配置してもよい。
また、実施例のＥＧＲ装置１によれば、回転軸７は、弁体３に対し傾斜した状態で溶接されて一体化していたが、回転軸７を弁体３と平行にした状態で溶接して一体化してもよい。

さらに、実施例２のＥＧＲ装置１によれば、弾性体３０は円形のＯリング３０であったが、Ｏリング３０以外の部材や、円形以外の形状を有する部材を用いることで、シールリング１９と非圧接部２５との配置を自己調整してもよい。

１ ＥＧＲ装置 ２ ＥＧＲ流路 ３ 弁体 １８ ノズル １９ シールリング ２０ ボディ ２１ 円筒 ２４ 圧接部 ２５ 非圧接部

Claims (2)

1. 内燃機関からの排気ガスを吸気ラインに還流するＥＧＲ流路（２）に設けられ、このＥＧＲ流路（２）を流れる排気ガスの流量をバタフライ式かつ円板状の弁体（３）の回転により増減するＥＧＲ装置（１）において、
   前記ＥＧＲ流路（２）の一部を形成する金属製のボディ（２０）の円筒（２１）に圧入固定され、前記弁体（３）を回転自在に収容する円筒状のノズル（１８）と、
   合口を形成する円環状に設けられて前記弁体（３）の周縁に装着され、前記弁体（３）の回転に伴い、前記ノズル（１８）の内周面に回転摺接するシールリング（１９）とを備え、
   前記ノズル（１８）は、
   前記ボディ（２０）への圧入固定により前記円筒（２１）の内周面に圧接する圧接部（２４）と、
   この圧接部（２４）よりも排気ガスの流れる方向に関して下流側または上流側に配置される部分であって前記円筒（２１）の内周面に圧接しない非圧接部（２５）とを有し、
   この非圧接部（２５）は樹脂製であり、前記シールリング（１９）は、前記非圧接部（２５）の内周面に回転摺接し、
   前記圧接部（２４）と前記非圧接部（２５）とは別体として設けられていることを特徴とするＥＧＲ装置（１）。
2. 請求項１に記載のＥＧＲ装置（１）において、
   前記圧接部（２４）と前記非圧接部（２５）との間、および、前記非圧接部（２５）と前記ボディ（２０）との間には、それぞれ、弾性体（３０）が装着されていることを特徴とするＥＧＲ装置（１）。

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